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JP2509820B2 - Film forming equipment - Google Patents

Film forming equipment

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Publication number
JP2509820B2
JP2509820B2 JP7299288A JP7299288A JP2509820B2 JP 2509820 B2 JP2509820 B2 JP 2509820B2 JP 7299288 A JP7299288 A JP 7299288A JP 7299288 A JP7299288 A JP 7299288A JP 2509820 B2 JP2509820 B2 JP 2509820B2
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JP
Japan
Prior art keywords
processed
substrate
film
gas
installation plate
Prior art date
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知徳 成田
公裕 松瀬
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、成膜装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a film forming apparatus.

(従来の技術) 一般に、半導体集積回路に金属薄膜を堆積させて配線
等を行なう技術として、長年の間、蒸着やスパッタリン
グ等の物理的気相成長方法(PVD)が使用されてきた。
(Prior Art) Generally, a physical vapor deposition method (PVD) such as vapor deposition or sputtering has been used for many years as a technique for depositing a metal thin film on a semiconductor integrated circuit to perform wiring and the like.

しかし、超LSI等集積回路の高集積化・高速化・高密
度化に伴い、ゲート電極やコンタクト・ホールやスルー
・ホール等の形成の為に、多結晶Siに比べ抵抗が1桁以
上低いW(タングステン)等の高融点金属の金属薄膜を
堆積させる技術が重要となっている。
However, due to the higher integration, higher speed, and higher density of integrated circuits such as VLSI, because of the formation of gate electrodes, contact holes, through holes, etc., the resistance is lower than that of polycrystalline Si by one digit or more. A technique for depositing a metal thin film of a refractory metal such as (tungsten) is important.

上記のような金属薄膜を形成させる手段としては、膜
成長用ガスを被処理基板の被処理面上に成長させるメタ
ルCVD装置で金属薄膜を形成している。又、最近では、
薄膜をより均一に形成するために、被処理基板を石英板
に固定し、石英板側から赤外光等の加熱光を照射するこ
とにより被処理基板を加熱して、この加熱した状態でCV
D処理を行なうものがある。
As a means for forming the metal thin film as described above, the metal thin film is formed by a metal CVD apparatus for growing a film growth gas on the surface to be processed of the substrate to be processed. Also, recently
In order to form a thin film more uniformly, the substrate to be processed is fixed to a quartz plate, and the substrate to be processed is heated by irradiating heating light such as infrared light from the side of the quartz plate.
Some perform D processing.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記のようなCVD装置による金属薄膜
を形成する場合、このCVD処理をする前工程装置から被
処理基板、例えば半導体ウエハをCVD装置に移送する時
に、半導体ウエハの表面に自然酸化膜が例えば数十Å程
度形成されてしまい、この酸化膜上に金属薄膜を形成し
たとしても、シリコンと金属の間の電気的接触抵抗が高
くなり、品質の低下につながるという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, when a metal thin film is formed by the CVD apparatus as described above, when a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer, is transferred from the pre-process apparatus for performing the CVD process to the CVD apparatus, the semiconductor For example, a natural oxide film is formed on the surface of the wafer, for example, on the order of several tens of liters, and even if a metal thin film is formed on this oxide film, the electrical contact resistance between silicon and metal increases, leading to deterioration in quality. There was a problem.

又、例えば処理ガスをプラズマ化し半導体ウエハ上に
形成された自然酸化膜をエッチングした後に、金属薄膜
を形成することが考えられるが、成膜する時に膜厚を均
一にするために赤外光を照射する場合、半導体ウエハは
透明で絶縁性の石英等に固定されているため、反応ガス
を供給したとしてもプラズマ化しなかったり、プラズマ
発生領域が限られてしまい、自然酸化膜を均一にエッチ
ングできないという問題点があった。
Further, for example, it is conceivable to form a metal thin film after etching the natural oxide film formed on the semiconductor wafer by converting the processing gas into plasma, but in order to make the film thickness uniform, infrared light is applied. When irradiating, the semiconductor wafer is fixed to transparent and insulating quartz etc., so even if a reaction gas is supplied, it does not turn into plasma or the plasma generation area is limited, and the natural oxide film cannot be uniformly etched. There was a problem.

この発明は上記点に鑑みてなされたもので、金属薄膜
を成膜する前に、自然酸化膜を完全に除去することによ
り、電気的接触抵抗の増大を防止し、安定した膜を均一
に成膜可能とする成膜装置を提供することを目的とする
ものである。
The present invention has been made in view of the above points, and by completely removing the natural oxide film before forming a metal thin film, an increase in electrical contact resistance is prevented and a stable film is uniformly formed. An object is to provide a film forming apparatus capable of forming a film.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、まず請求項1によれば、導
電性の処理容器内に設けられ、被処理基板の非処理面と
接して当該被処理基板を保持するための設置板と、前記
被処理基板を光によって加熱するための光加熱手段と、
前記被処理基板の処理面に成膜する膜成長用ガスを供給
する供給手段と、前記処理容器内を所定の圧力に減圧す
る排気手段とを備えた成膜装置において、前記設置板は
石英ガラスからなり、この設置板の少なくとも一側表面
は導電性と透光性を有する電導膜によってコーティング
され、前記光加熱手段は、被処理基板の非処理面側を照
射する位置に配置され、前記処理容器内にプラズマを生
起するための高周波電源と、前記非処理基板の処理面に
エッチングガスを供給するエッチングガス供給手段とを
備え、前記高周波電源からの電力が前記電導膜に印加さ
れる如く構成されたことを特徴とする、成膜装置が提供
される。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, first, according to claim 1, the substrate is provided in a conductive processing container and holds the substrate to be processed in contact with a non-processing surface of the substrate. And a light heating means for heating the substrate to be processed with light,
In the film forming apparatus including a supply unit that supplies a film growth gas for forming a film on the processing surface of the substrate to be processed, and an exhaust unit that depressurizes the inside of the processing container to a predetermined pressure, the installation plate is quartz glass. At least one surface of the installation plate is coated with a conductive film having electrical conductivity and translucency, and the light heating unit is arranged at a position for irradiating the non-processed surface side of the substrate to be processed, A high-frequency power supply for generating plasma in the container, and an etching gas supply means for supplying an etching gas to the processing surface of the non-processing substrate are provided, and the power from the high-frequency power supply is applied to the conductive film. Provided is a film forming apparatus characterized by the above.

また、請求項2の成膜装置は、前記請求項1のように
構成された成膜装置において、さらに前記膜成長用ガス
とエッチングガスは、処理容器内のガス導入口を介して
前記被処理基板の処理面に供給される如く構成され、さ
らにこのガス導入口と設置板との間には、この設置板に
対して接近離隔自在なガス流制御板が設けられたことを
特徴としている。
A film forming apparatus according to a second aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the first aspect, wherein the film growth gas and the etching gas are further processed through the gas introduction port in the processing container. It is characterized in that a gas flow control plate configured to be supplied to the processing surface of the substrate is provided between the gas introduction port and the installation plate so as to be capable of approaching and separating from the installation plate.

なお本願請求項1、2でいう光によって加熱する際の
「光」は、赤外線も含む概念である。
The “light” when heating with light as used in claims 1 and 2 is a concept including infrared rays.

(作用) 請求項1の成膜装置においては、被処理基板を保持す
る設置板が透光性を有しており、光加熱手段は被処理基
板の非処理面側を照射する位置に配置されているので、
この設置板を介し、被処理基板の非処理面側から当該被
処理基板を、前記光加熱手段の光によって加熱すること
ができ、被処理基板を急速に加熱することができる。
(Operation) In the film forming apparatus according to claim 1, the installation plate holding the substrate to be processed has a light-transmitting property, and the light heating means is arranged at a position to irradiate the non-processed surface side of the substrate to be processed. Because
The substrate to be processed can be heated by the light of the light heating means from the non-processed surface side of the substrate to be processed through the installation plate, and the substrate to be processed can be rapidly heated.

しかも前記設置板は石英ガラスからなり、この設置板
の少なくとも一側表面は電導性と透光性を有する電導膜
によってコーティングされているので、電極としても機
能し、高周波電源からの高周波電力の印加によって、こ
の設置板、即ち被処理基板に応対する近傍空間でエッチ
ングガスをプラズマ化させ、当該被処理基板に対してエ
ッチング処理を施すことが可能である。したがって例え
ば、被処理基板に成膜する場合、まず被処理基板の自然
酸化膜をエッチングによって除去した後、そのまま同一
処理容器内で成膜処理を行うことができる。
Moreover, since the installation plate is made of quartz glass, and at least one surface of the installation plate is coated with a conductive film having electrical conductivity and translucency, it also functions as an electrode, and high frequency power from a high frequency power source is applied. Thus, it is possible to turn the etching gas into plasma in the installation plate, that is, in the vicinity space corresponding to the substrate to be processed, and perform the etching process on the substrate to be processed. Therefore, for example, when forming a film on a substrate to be processed, it is possible to first remove the natural oxide film of the substrate to be processed by etching and then perform the film forming process in the same processing container as it is.

しかも設置板は石英ガラスからなっているが、この石
英ガラスは一般的に導電性金属よりも熱伝導率が低いの
で、伝導による熱の逃げが抑えられ、効率よく被処理基
板を加熱することができる。
Moreover, the installation plate is made of quartz glass, but since this quartz glass generally has a lower thermal conductivity than conductive metal, the escape of heat due to conduction is suppressed and the substrate to be processed can be efficiently heated. it can.

請求項2の成膜装置においては、さらに膜成長用ガス
とエッチングガスは、処理容器内のガス導入口を介して
前記被処理基板の処理面に供給されるようになっている
が、このガス導入口と設置板との間には、設置板に対し
て接近離隔自在なガス流制御板が設けられているので、
適宜このガス流制御板の位置を調整することにより、被
処理基板の処理面に対してより均一にガスが接するよう
に、ガスの流れを制御することができる。従って、例え
ばエッチング処理の場合と成膜処理の場合とで、このガ
ス流制御板の位置を変えることにより、ガスの流れを夫
々に適したものとすることもできる。
In the film forming apparatus of claim 2, the film growth gas and the etching gas are further supplied to the processing surface of the substrate to be processed through a gas introduction port in the processing container. Between the inlet and the installation plate, a gas flow control plate that can approach and separate from the installation plate is provided.
By appropriately adjusting the position of the gas flow control plate, the flow of gas can be controlled so that the gas contacts the processing surface of the substrate to be processed more uniformly. Therefore, for example, by changing the position of the gas flow control plate in the case of the etching process and the case of the film forming process, the gas flow can be made suitable for each.

(実施例) 以下、本発明を半導体製造工程の化学的気相成長によ
る薄膜形成工程において、枚葉処理による高融点金属の
薄膜形成装置に適用した実施例につき図面を参照して説
明する。
(Example) Hereinafter, an example in which the present invention is applied to a thin film forming apparatus of a high melting point metal by single-wafer processing in a thin film forming step by chemical vapor deposition in a semiconductor manufacturing process will be described with reference to the drawings.

第1図に示すように、冷却水等で壁面を冷却可能で緻
密な円筒状Al(アルミニウム)製反応チャンバ(1)上
方に、被処理基板例えば被処理面であるSiとSiO2のパタ
ーン構造をもつ半導体ウエハ(2)を、被処理面が下向
きになる如く設置可能で後に説明する加熱光で急加熱
(ラピッドサーマル)可能な材質例えば石英ガラス製の
設置板(3)が設けられている。この設置板(3)は、
第2図に示すように半導体ウエハ(2)を設置するのと
は反対面に加熱光を遮断しないように透光性電導膜
(4)例えばSnO2又はITOが厚さ例えば数千Åコーティ
ングされている。又、設置板(3)の上方には、設置板
(3)の周縁に接して支持する導電性例えばAl製で円筒
状の支持体(5)が上記透光性電導膜(4)と接して設
けられていて、この支持体(5)は、図示しないRF電源
に接続している。
As shown in FIG. 1, above a dense cylindrical reaction chamber (1) made of Al (aluminum) whose wall surface can be cooled with cooling water or the like, a substrate to be processed, for example, a pattern structure of Si and SiO 2 which is a surface to be processed. An installation plate (3) made of a material such as quartz glass, which can be installed so that the surface to be processed faces downward and which can be rapidly heated by heating light (rapid thermal), is provided. . This installation plate (3)
As shown in FIG. 2, a transparent conductive film (4) such as SnO 2 or ITO having a thickness of, for example, several thousand Å is coated on the surface opposite to the surface on which the semiconductor wafer (2) is installed so as not to block the heating light. ing. In addition, above the installation plate (3), a cylindrical support (5) made of conductive material such as Al for contacting and supporting the periphery of the installation plate (3) is in contact with the translucent conductive film (4). The support (5) is connected to an RF power source (not shown).

そして上記設置板(3)近傍には、例えば半導体ウエ
ハ(2)の外縁を用いて設置板(3)に半導体ウエハ
(2)を固定する如く、例えばエアシリンダ等の昇降機
構(6)を備えた支持体(7)が設けられている。ま
た、設置板(3)の上方には石英ガラス製の窓(8)を
通して設置板(3)を例えば300℃〜1000℃に加熱可能
なIRランプ(infrared ray lamp)(9)が設けられて
いる。そして、設置板(3)近辺の反応チャンバ(1)
上壁には、例えば2ケ所の排気口(10)が設けられ、こ
の排気口(10)には、反応チャンバ(1)内を所望の圧
力に減圧及び反応ガス等を排出可能な例えばターボ分子
ポンプなどの真空ポンプ(11)等が接続されている。
In the vicinity of the installation plate (3), an elevating mechanism (6) such as an air cylinder is provided so that the semiconductor wafer (2) is fixed to the installation plate (3) by using, for example, the outer edge of the semiconductor wafer (2). A support (7) is provided. Further, an IR ray lamp (infrared ray lamp) (9) capable of heating the installation plate (3) to, for example, 300 ° C. to 1000 ° C. through a quartz glass window (8) is provided above the installation plate (3). There is. The reaction chamber (1) near the installation plate (3)
The upper wall is provided with, for example, two exhaust ports (10), and the exhaust ports (10) are capable of reducing the pressure inside the reaction chamber (1) to a desired pressure and discharging reaction gas, for example, turbo molecules. A vacuum pump (11) such as a pump is connected.

それから、反応チャンバ(1)の下方には、膜成長用
ガスやキャリアガスやエッチングガス等を流出する多数
の微少な流出口をもつ円環状のガス導入口(12)が2系
統独立して設けられている。これらガス導入口(12)は
流量制御機能(13)例えばマス・フロー・コントローラ
等を介してガス供給源と接続されている。また、設置板
(3)とガス導入口(12)の間には、ガスの流れを制御
するためのステッピングモータ等の直線移動による移動
機構(14)を備えた円板状制御板(15)が設けられてい
る。
In addition, two independent ring-shaped gas inlets (12) having a number of minute outlets for outflowing a gas for film growth, a carrier gas, an etching gas, etc. are provided below the reaction chamber (1). Has been. These gas inlets (12) are connected to a gas supply source via a flow rate control function (13) such as a mass flow controller. Further, between the installation plate (3) and the gas introduction port (12), a disc-shaped control plate (15) having a moving mechanism (14) for linearly moving a stepping motor or the like for controlling the flow of gas. Is provided.

そして、反応チャンバ(1)の一側面には、例えば昇
降により開閉可能なゲートバルブ(16)を介して、半導
体ウエハ(2)を反応チャンバ(1)に搬入及び搬出す
るため、伸縮回転自在にウエハ(2)を保持搬送するハ
ンドアーム(17)と、ウエハ(2)を例えば25枚程度所
定の間隔を設けて積載収納したカセット(18)を載置し
て昇降可能な載置台(19)を内蔵した気密な搬送予備室
(20)が配設されている。
The semiconductor wafer (2) is loaded into and unloaded from the reaction chamber (1) on one side of the reaction chamber (1) via, for example, a gate valve (16) that can be opened and closed by raising and lowering, so that the semiconductor wafer (2) can be extended and contracted. A hand arm (17) that holds and conveys the wafer (2) and a mounting table (19) that can be raised and lowered by mounting a cassette (18) in which the wafers (2) are stacked and housed at a predetermined interval, for example, about 25 sheets. An airtight preparatory transfer chamber (20) is installed therein.

なお、上記構成の膜形成装置は制御部(21)で動作制
御される。
The operation of the film forming apparatus having the above configuration is controlled by the control section (21).

次に、上述した膜形成装置による半導体ウエハ(2)
への成膜方法を第3図に示すフロー図に従って説明す
る。
Next, a semiconductor wafer (2) using the above-described film forming apparatus
A method of forming a film on the substrate will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

予備室(20)の図示しない開閉口よりロボットハンド
又は人手により、例えば被処理半導体ウエハ(2)が25
枚程度収納されたカセット(18)を、昇降可能な設置台
(19)上に設置する(A)。この時、ゲートバルブ(1
6)は閉じた状態で、反応チャンバ(1)内は既に、真
空ポンプ(11)の動きで所望の低圧状態となる様に減圧
されている。そして、カセット(18)をセットした後、
搬送予備室(20)の図示しない開閉口は気密となる如く
閉じられ、図示しない真空ポンプで反応チャンバ(1)
と同程度に減圧する(B)。
For example, the semiconductor wafer (2) to be processed is moved to 25
A cassette (18) containing about one sheet is installed on an installation stand (19) that can be moved up and down (A). At this time, the gate valve (1
With 6) closed, the inside of the reaction chamber (1) has already been depressurized by the movement of the vacuum pump (11) to a desired low pressure state. And after setting the cassette (18),
An open / close port (not shown) of the transfer preliminary chamber (20) is closed so as to be airtight, and a reaction chamber (1) is opened by a vacuum pump (not shown).
Reduce the pressure to the same level as (B).

次に、ゲートバルブ(16)が開かれ(C)、所望の低
圧状態を保ち、載置台(19)の高さを調節することによ
り、半導体ウエハ(2)を伸縮自在なハンドアーム(1
7)で、カセット(18)から所望の1枚を取り出し、反
応チャンバ(1)内に搬入する(D)。この時、支持体
(7)が昇降機構(6)により下降していて、半導体ウ
エハ(2)を被処理面を下向きにして支持体(7)上に
載置する。そして、昇降機構(6)で支持体(7)を上
昇し、半導体ウエハ(2)を設置板(3)と支持体
(7)で挟持し設置する(E)。
Next, the gate valve (16) is opened (C), the desired low pressure state is maintained, and the height of the mounting table (19) is adjusted so that the semiconductor wafer (2) can be expanded and contracted by the hand arm (1).
At 7), one desired sheet is taken out from the cassette (18) and loaded into the reaction chamber (1) (D). At this time, the support (7) is lowered by the elevating mechanism (6), and the semiconductor wafer (2) is placed on the support (7) with the surface to be processed facing downward. Then, the support (7) is raised by the elevating mechanism (6), and the semiconductor wafer (2) is sandwiched between the installation plate (3) and the support (7) and installed (E).

この半導体ウエハ(2)の設置板(3)への設置が終
了すると、ハンドアーム(17)を搬送予備室(20)内に
収納し、ゲートバルブ(16)を閉じる(F)。
When the installation of the semiconductor wafer (2) on the installation plate (3) is completed, the hand arm (17) is housed in the preliminary transfer chamber (20) and the gate valve (16) is closed (F).

次に半導体ウエハ(2)の被処理面への処理を開始す
る。
Next, the processing on the surface to be processed of the semiconductor wafer (2) is started.

まず、半導体ウエハ(2)に形成された自然酸化膜を
エッチングして除去するクリーニング処理を実行する。
First, a cleaning process for etching and removing the natural oxide film formed on the semiconductor wafer (2) is performed.

この処理は、反応チャンバ(1)を所望の低圧状態例
えば数十〜数百mmTorrに保つように真空ポンプ(11)で
排気制御しながら、ガス導入口(12)を開いて、流量調
節機構(13)で流量を調節しながら処理ガス例えばAr又
はNF3を均一に拡散して上記半導体ウエハ(2)上に供
給する。
In this process, the gas introduction port (12) is opened and the flow rate control mechanism (is controlled) while exhaust control is performed by the vacuum pump (11) so as to keep the reaction chamber (1) at a desired low pressure state, for example, several tens to several hundreds mmTorr. A process gas such as Ar or NF 3 is uniformly diffused while the flow rate is adjusted in 13) and is supplied onto the semiconductor wafer (2).

そして、設置板(3)に接続している電導体の支持体
(5)に対して、図示しないRF電源から例えば400
[W]の電力を印加する。すると、上記導電体の支持体
(5)に接続されている石英ガラス製の設置板(3)の
表面に形成された透光性電導膜(4)に電力が印加さ
れ、反応チャンバ(1)が導電性のため上記透光性電導
膜(4)との間に放電がおこり、半導体ウエハ(2)上
に供給された処理ガスがプラズマ化され、このプラズマ
化されたガスにより上記半導体ウエハ(2)に形成され
た自然酸化膜を例えば10Å/min程度でエッチングする。
この時、上記電力の印加により、支持体(5)が高温と
なるため、図示しない冷却機構により支持体(5)を例
えば20℃程度に冷却制御しておく。
Then, for an electric conductor support (5) connected to the installation plate (3), an RF power source (not shown)
The power of [W] is applied. Then, electric power is applied to the translucent conductive film (4) formed on the surface of the installation plate (3) made of quartz glass, which is connected to the support (5) of the conductor, and the reaction chamber (1) Is conductive, a discharge is generated between the translucent conductive film (4) and the processing gas supplied onto the semiconductor wafer (2) is turned into plasma, and the semiconductor wafer ( The natural oxide film formed in 2) is etched at, for example, about 10Å / min.
At this time, since the support (5) is heated to a high temperature by the application of the electric power, the support (5) is cooled and controlled to about 20 ° C. by a cooling mechanism (not shown).

上記のようなエッチング処理を終了した後、半導体ウ
エハ(2)を被処理面に化学的気相成長法により金属薄
膜を形成する(H)。
After the etching process as described above is completed, a metal thin film is formed on the surface of the semiconductor wafer (2) to be processed by chemical vapor deposition (H).

この処理は、反応チャンバ(1)を所望の低圧状態例
えば100〜200mmTorrに保つ如く真空ポンプ(11)で排気
制御しながら、IRランプ(7)から加熱光である赤外光
を石英ガラス製の設置体(3)に照射する。この場合、
石英ガラスおよび石英ガラスにコーティングされている
透光性電導膜(4)は透明であるため、この設置体
(3)に設置されている半導体ウエハ(2)が急加熱さ
れる。
In this treatment, the infrared light, which is the heating light from the IR lamp (7), is made of quartz glass while controlling the evacuation by the vacuum pump (11) so as to keep the reaction chamber (1) at a desired low pressure state, for example, 100 to 200 mmTorr. Irradiate the installation body (3). in this case,
Since the quartz glass and the translucent conductive film (4) coated on the quartz glass are transparent, the semiconductor wafer (2) installed in this installation body (3) is rapidly heated.

この時、半導体ウエハ(2)の被処理画面の温度をIR
ランプ(9)で例えば40〜530℃程度となる如く半導体
ウエハ(2)から放射される赤外線をパイロメーターを
用いて制御するか、高感度熱電対を用いて半導体ウエハ
(2)の温度直接検知して制御する。
At this time, the temperature of the processed screen of the semiconductor wafer (2) is set to IR.
Infrared rays emitted from the semiconductor wafer (2) are controlled by a pyrometer so that the temperature of the lamp (9) is, for example, about 40 to 530 ° C, or the temperature of the semiconductor wafer (2) is directly detected by using a high-sensitivity thermocouple. And control.

そして、ガス導入口(12)を開いて、流量制御機構
(13)で反応ガスを構成する膜成長ガス例えばWF6と、
キャリアガス例えばH2及びArを流出し、化学的な気相成
長を行なう。この処理に際し、支持体(5)の半導体ウ
エハ(2)当接面は熱電導率の低いセラミック等で構成
すると、半導体ウエハ(2)の熱分布が一様となり、処
理ムラが防止できる。
Then, the gas inlet (12) is opened, and a film growth gas such as WF 6 which constitutes a reaction gas in the flow rate control mechanism (13),
A carrier gas such as H 2 and Ar is flowed out, and chemical vapor deposition is performed. When the semiconductor wafer (2) contacting surface of the support (5) is made of ceramic or the like having a low thermal conductivity during this treatment, the heat distribution of the semiconductor wafer (2) becomes uniform and uneven treatment can be prevented.

上記のように化学的な気相成長を行なうと、半導体ウ
エハ(2)の被処理面等に形成されたホール等に金属例
えばW(タングステン)の膜を選択的に堆積することが
できる。
When the chemical vapor deposition is performed as described above, a film of metal such as W (tungsten) can be selectively deposited in holes and the like formed in the surface to be processed of the semiconductor wafer (2).

そして、所望の膜形式が終了すると、反応ガスの流出
を止め、昇降機構(4)で支持体(5)が半導体ウエハ
(2)を支持した状態で降下し、ゲートバルブ(16)が
開かれ(I)、伸縮回転自在なハンドアーム(17)によ
り半導体ウエハ(2)を反応チャンバ(1)より搬出す
る(J)とともにゲートバルブ(16)を閉じて(K)処
理が完了する。
Then, when the desired film format is completed, the reaction gas is stopped from flowing out, and the supporting body (5) is lowered by the elevating mechanism (4) while supporting the semiconductor wafer (2), and the gate valve (16) is opened. (I), the semiconductor wafer (2) is unloaded from the reaction chamber (1) by the extendable and retractable hand arm (17) (J), and the gate valve (16) is closed (K) to complete the process.

この処理が完了後、カセット(18)内に未処理ウエハ
が無いか確認し(L)、未処理ウエハがある場合再び上
記のエッチング処理および化学的気相成長処理を実行
し、未処理ウエハがない場合、終了する。
After this process is completed, it is confirmed whether or not there is an unprocessed wafer in the cassette (18) (L), and when there is an unprocessed wafer, the above etching process and chemical vapor deposition process are executed again to remove the unprocessed wafer. If not, end.

上記のように、被処理基板例えば半導体ウエハを設置
する設置板を、石英ガラスに透光性電導膜を形成したも
のを使用することにより、洗浄のためのエッチング処理
時に、上記透光性電導膜に電力を印加し、処理ガスを均
一にプラズマ化してエッチング処理を安定して行なうこ
とが可能となり、又、成膜時に、上記設置板側から加熱
光である赤外光を照射しながらCVD処理を行なえるので
均一で安定した成膜が可能となる。
As described above, when the substrate to be processed, for example, the mounting plate on which the semiconductor wafer is mounted, is made of quartz glass and the transparent conductive film is formed, the transparent conductive film is used during the etching process for cleaning. It becomes possible to perform stable plasma etching of the processing gas by applying electric power to the substrate, and it is possible to perform stable etching processing. Also, during film formation, the CVD processing is performed while irradiating infrared light, which is heating light, from the installation plate side. Therefore, uniform and stable film formation is possible.

なおこの発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えば反応チャンバ内で半導体ウエハを設置する石
英ガラス製の設置板に透光性電膜を形成する面は、半導
体ウエハを設置する面に形成しても良く、又、両面に形
成しても良く、何れにおいても上記実施例と同様な効果
が得られる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the surface on which the transparent conductive film is formed on the quartz glass installation plate on which the semiconductor wafer is installed in the reaction chamber is the surface on which the semiconductor wafer is installed. It may be formed, or may be formed on both sides, and in either case, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

さらにエッチング処理するものは自然酸化膜に限られ
ず、後に行なうCVD処理の前工程としてプラズマエッチ
ングを実行しても良い。さらに又、設置板(3)とガス
導入口(12)の間に設けた円板状制御板(15)の位置を
移動機構(14)で調整することで、設置された半導体ウ
エハ(2)の被処理面により均一に反応ガスが接する如
く、反応ガスの流れを制御することができる。
Further, what is subjected to the etching treatment is not limited to the natural oxide film, and plasma etching may be performed as a pre-process of the CVD process performed later. Furthermore, the position of the disk-shaped control plate (15) provided between the installation plate (3) and the gas introduction port (12) is adjusted by the moving mechanism (14), so that the installed semiconductor wafer (2) The flow of the reaction gas can be controlled so that the reaction gas comes into contact with the surface to be treated more uniformly.

また前記実施例では、化学的気相成長法、いわゆるCV
D処理によって成膜処理を行ったが、例えばプラズマCVD
処理でこれを行ってもよい。
Further, in the above embodiment, the chemical vapor deposition method, so-called CV
Although the film formation process was performed by the D process, for example, plasma CVD
The process may do this.

さらに又、被処理基板例えば半導体ウエハ(2)の被
処理面に、化学的気相成長法により薄膜例えばW(タン
グステン)膜を成膜する際、密閉容器を構成する反応チ
ャンバ(1)の壁表面に極わずかではあるがW膜が付着
し堆積してしまうことがある。この反応チャンバ(1)
の壁表面に付着堆積したW膜をプラズマエッチングによ
りセルフクリーニング処理について説明する。
Furthermore, when a thin film such as a W (tungsten) film is formed on the surface to be processed of a substrate to be processed such as a semiconductor wafer (2) by a chemical vapor deposition method, a wall of a reaction chamber (1) forming a closed container. Although very slight, a W film may adhere to the surface and be deposited. This reaction chamber (1)
The self-cleaning process of the W film adhered and deposited on the surface of the wall by plasma etching will be described.

設置板(3)に被処理基板、例えば半導体ウエハ
(2)を設置しない状態で、反応チャンバ(1)内を所
望の低圧状態例えば数十〜数百mmTorrに保つように真空
ポンプ(11)で排気制御を行なう。この排気状態でガス
導入口(12)を開いて、流量調節器(13)で流量を調節
しながら処理ガス例えばNF3を反応チャンバ(1)内に
供給する。そして、設置板(3)に接続している導電体
の支持体(5)に図示しないRF電源から電力例えば400
[W]を印加する。
A vacuum pump (11) is used to keep the inside of the reaction chamber (1) at a desired low pressure state, for example, several tens to several hundreds of mmTorr, in a state where a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer (2) is not placed on the installation plate (3). Exhaust control is performed. In this exhausted state, the gas inlet (12) is opened, and the processing gas such as NF 3 is supplied into the reaction chamber (1) while controlling the flow rate by the flow rate controller (13). Then, an electric power from an RF power source (not shown), for example, 400, is applied to the support body (5) of the conductor connected to the installation plate (3).
Apply [W].

このことにより、上記電導体の支持体(5)に接続し
ている石英ガラス製の設置板(3)の表面に形成された
透光性電導膜(4)に電力が印加され反応チャンバ
(1)が導電性のため、上記透光性電導膜(4)との間
に放電がおこり、反応チャンバ(1)内に供給された処
理ガスであるNF3がプラズマ化され、このプラズマ化さ
れたガスにより、反応チャンバ(1)の壁表面に付着し
堆積したW膜をプラズマエッチングする。上記のような
プラズマエッチングによる反応チャンバのセルフクリー
ニング処理は、反応チャンバにW膜がある程度堆積した
毎に行なう。
As a result, electric power is applied to the translucent conductive film (4) formed on the surface of the quartz glass installation plate (3) connected to the conductor support (5), and the reaction chamber (1 ) Is conductive, a discharge is generated between the transparent conductive film (4) and the processing gas NF 3 supplied into the reaction chamber (1) is converted into plasma, which is converted into plasma. The W film deposited and deposited on the wall surface of the reaction chamber (1) is plasma-etched by the gas. The self-cleaning process of the reaction chamber by plasma etching as described above is performed every time a W film is deposited to some extent on the reaction chamber.

例えば予め所定数の被処理基板のCVD処理を実行した
毎に行なうように設定しておくとよい。又、CVD処理の
ガスの種類により反応チャンバの壁表面に堆積する量が
異なるので適宜セルフクリーニングのタイミングを選択
的に決定して良いのは言うまでもない。
For example, it may be set in advance so that it is performed every time a predetermined number of substrates to be processed are subjected to CVD processing. Further, it goes without saying that the timing of self-cleaning may be selectively determined as appropriate because the amount deposited on the wall surface of the reaction chamber varies depending on the type of gas used in the CVD process.

上記のようにセルフクリーニングを所定毎に実行する
ことにより、反応チャンバ内をいつも清浄な状態とする
ことができ、反応チャンバに付着堆積したW膜等が塵と
なってCVD処理に悪影響を与えることを防止できる。
By performing the self-cleaning every predetermined time as described above, the inside of the reaction chamber can be always kept clean, and the W film or the like deposited and deposited in the reaction chamber becomes dust and adversely affects the CVD process. Can be prevented.

(発明の効果) 請求項1、2に記載の成膜装置によれば、被処理基板
の自然酸化膜をエッチングによって除去した後、そのま
ま同一処理容器内で成膜処理を行うことができる。従っ
て、被処理基板の成膜処理に先だって、例えば大気中を
搬送されてきた際に形成された自然酸化膜をなどを始め
として、不要な膜の除去をすることが可能である。しか
も引き続いて同一処理容器内で成膜処理が行えるので、
自然酸化膜を間にはさむことなく、目的の膜を被処理基
板の処理面上に直接形成することが可能である。従っ
て、例えば金属薄膜を成膜する場合、電気的接触抵抗の
増大を防止して安定した膜を成膜することができる。
(Effects of the Invention) According to the film forming apparatus described in claims 1 and 2, after the natural oxide film on the substrate to be processed is removed by etching, the film forming process can be performed in the same processing container as it is. Therefore, it is possible to remove an unnecessary film prior to the film forming process of the substrate to be processed, for example, a natural oxide film formed when being transported in the atmosphere. Moreover, since the film forming process can be subsequently performed in the same processing container,
It is possible to directly form a target film on the processed surface of the substrate to be processed without sandwiching a natural oxide film. Therefore, for example, when a metal thin film is formed, it is possible to prevent an increase in electrical contact resistance and form a stable film.

また被処理基板を保持する設置板が石英ガラスからな
り、その一側表面が導電性と透光性を有する電導膜によ
ってコーティングされ、かつ光加熱手段が被処理基板の
非処理面側を照射する位置に配置されているので、非処
理基板に対応する近傍空間でエッチングガスをプラズマ
化させると同時に、この設置板を介し、被処理基板の非
処理面側から当該非処理基板を、光によって急速に加熱
することも可能になっている。そのうえ当該加熱にあた
っては、効率よく被処理基板を加熱することができる。
Further, the installation plate holding the substrate to be processed is made of quartz glass, one surface of which is coated with a conductive film having conductivity and translucency, and the light heating means irradiates the non-processed surface side of the substrate to be processed. Since the etching gas is turned into plasma in the vicinity space corresponding to the non-processed substrate, the non-processed substrate side is rapidly exposed to light from the non-processed surface side of the processed substrate through the installation plate because it is arranged at the position. It is also possible to heat to. Moreover, in the heating, the substrate to be processed can be efficiently heated.

そして特に請求項2の成膜装置においては、ガス流制
御板の位置を調整することにより、処理に応じて被処理
基板の処理面に対してより均一にガスが接するように、
ガスの流れを制御することができる。従って、処理の均
一性が向上する。
Further, particularly in the film forming apparatus of claim 2, by adjusting the position of the gas flow control plate, the gas is more uniformly contacted with the processing surface of the substrate to be processed according to the processing,
The gas flow can be controlled. Therefore, processing uniformity is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を説明するための膜形成装置
の構成図、第2図は第1図に示した膜形成装置における
被処理基板を設置する設置板の拡大図、第3図は第1図
に示した膜形成装置による膜形成を説明するためのフロ
ー図である。 1……反応チャンバ、2……半導体ウエハ 3……設置板、4……透光性電導膜 5……支持体、9……IRランプ 12……ガス導入口
FIG. 1 is a configuration diagram of a film forming apparatus for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of an installation plate for installing a substrate to be processed in the film forming apparatus shown in FIG. 1, and FIG. The figure is a flow chart for explaining film formation by the film forming apparatus shown in FIG. 1 ... Reaction chamber, 2 ... Semiconductor wafer, 3 ... Installation plate, 4 ... Translucent conductive film, 5 ... Support, 9 ... IR lamp, 12 ... Gas inlet

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導電性の処理容器内に設けられ、被処理基
板の非処理面と接して当該被処理基板を保持するための
設置板と、 前記被処理基板を光によって加熱するための光加熱手段
と、 前記被処理基板の処理面に成膜する膜成長用ガスを供給
する供給手段と、 前記処理容器内を所定の圧力に減圧する排気手段とを備
えた成膜装置において、 前記設置板は石英ガラスからなり、この設置板の少なく
とも一側表面は導電性と透光性を有する電導膜によって
コーティングされ、 前記光加熱手段は、被処理基板の非処理面側を照射する
位置に配置され、 前記処理容器内にプラズマを生起するための高周波電源
と、 前記被処理基板の処理面にエッチングガスを供給するエ
ッチングガス供給手段とを備え、 前記高周波電源からの電力が前記電導膜に印加される如
く構成されたことを特徴とする、成膜装置。
1. An installation plate, which is provided in a conductive processing container and holds the substrate to be processed in contact with a non-processed surface of the substrate to be processed, and a light for heating the substrate to be processed by light. A film forming apparatus comprising: a heating unit; a supply unit that supplies a film growth gas for forming a film on the processing surface of the substrate to be processed; and an exhaust unit that depressurizes the inside of the processing container to a predetermined pressure. The plate is made of quartz glass, and at least one side surface of the installation plate is coated with a conductive film having conductivity and translucency, and the light heating means is arranged at a position for irradiating the non-processed surface side of the substrate to be processed. And a high-frequency power supply for generating plasma in the processing container, and an etching gas supply means for supplying an etching gas to the processing surface of the substrate to be processed, the power from the high-frequency power supply is applied to the conductive film. Characterized in that it is constructed as being film forming apparatus.
【請求項2】導電性の処理容器内に設けられ、被処理基
板の非処理面と接して当該被処理基板を保持するための
設置板と、 前記被処理基板を光によって加熱するための光加熱手段
と、 前記被処理基板の処理面に成膜する膜成長用ガスを供給
する供給手段と、 前記処理容器内を所定の圧力に減圧する排気手段とを備
えた成膜装置において、 前記設置板は石英ガラスからなり、この設置板の少なく
とも一側表面は導電性と透光性を有する電導膜によって
コーティングされ、 前記光加熱手段は、被処理基板の非処理面側を照射する
位置に配置され、 前記処理容器内にプラズマを生起するための高周波電源
と、 前記被処理基板の処理面にエッチングガスを供給するエ
ッチングガス供給手段とを備え、 前記高周波電源からの電力が前記電導膜に印加される如
く構成され、 前記膜成長用ガスとエッチングガスは、処理容器内のガ
ス導入口を介して前記被処理基板の処理面に供給される
如く構成され、 さらにこのガス導入口と設置板との間には、この設置板
に対して接近離隔自在なガス流制御板が設けられたこと
を特徴とする、成膜装置。
2. An installation plate, which is provided in a conductive processing container and holds the substrate to be processed in contact with a non-processed surface of the substrate to be processed, and a light for heating the substrate to be processed by light. A film forming apparatus comprising: a heating unit; a supply unit that supplies a film growth gas for forming a film on the processing surface of the substrate to be processed; and an exhaust unit that depressurizes the inside of the processing container to a predetermined pressure. The plate is made of quartz glass, and at least one side surface of the installation plate is coated with a conductive film having conductivity and translucency, and the light heating means is arranged at a position for irradiating the non-processed surface side of the substrate to be processed. And a high-frequency power supply for generating plasma in the processing container, and an etching gas supply means for supplying an etching gas to the processing surface of the substrate to be processed, the power from the high-frequency power supply is applied to the conductive film. The film growth gas and the etching gas are configured to be supplied to the processing surface of the substrate to be processed through a gas introduction port in a processing container. The film forming apparatus is characterized in that a gas flow control plate that can approach and separate from the installation plate is provided between them.
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